A beleza da química nas cavernas calcárias

Caverna calcária

Então, as cavernas de estalactites e stalagmites são um espetáculos da natureza. Bom, elas são admiradas no mundo todo. Mas afinal de contas como elas são formadas?  Em princípio, essas cavernas se forma quando a água ácida penetra no solo e entra em contato com rochas calcárias. 

Dessa forma, a acidez da água ácida dissolve essas rochas calcárias e formam buracos pequenos e depois formam as cavernas. 

Como as chuvas ácidas ajudam na formação de cavernas

Bom, como na nossa atmosfera é rica em dióxido de carbono e água é comum temos a seguinte reação:

CO2 + H2O → H2CO3

Então, a chuva ácida é tratada como um grande problema ambiental, mas a reação mostra que qualquer chuva tem um pH ácido. Para esclarecer convidamos você a ler os posts aqui no ClubedaQuimica:

Então, essa água ácida ao entrar em contato com um terreno calcário (isto é, formado por CaCO3), tem início um processo de dissolução do calcário, devido à reação:

H2CO3 → H+ + HCO3

CaCO3 + H+ → Ca2+ + HCO3

Isso ocorre porque o CaCO3 é insolúvel na água e o Ca(HCO3)é bem mais solúvel. Começa então um processo de erosão química do calcário, com a formação de furos, veios e fissuras através da rocha, que demora milhares de anos.

Como forma  cavernas calcárias

Então, à medida que a água vai aprofundando-se no terreno, a pressão hidrostática da coluna líquida provoca um aumento de dissolução do CO2 na água.   Em decorrência do aumento da concentração do H2CO3 na água, o equilíbrio CaCO3(s) + H2CO3(aq) ⇋ Ca(HCO3)2(aq) desloca-se para a direita. Ou seja, forma-se mais bicarbonato de cálcio (Ca(HCO3)2). 

Dessa forma, a rocha calcária (CaCO3) vai sendo dissolvida pois o Ca(HCO3)2 é solúvel em água. Com isso, o Ca(HCO3)2 vai sendo arrastado pela água. Com o passar dos séculos, os veios e fissuras da rocha vão aumentado e se transformando em grutas e cavernas.

Bom, uma das característica dessas cavernas é que elas podem permanecer cheias de água ou, então, serem esvaziada devido ao escoamento da água através de novos veios, canais e galerias no terreno, com a formação de verdadeiros rios subterrâneos.

Características importantes da cavernas calcárias

De todo esse processo, resultam formações geológicas bastantes interessantes:

  • Depressões na superfície do terreno, como se fossem “ralos de pia”;
  • Desabamentos de bolsões ou grutas subterrâneas com a formação de poços mais ou menos profundos no terreno, chamados dolinas; é o que acontece na região de Ponta Grossa, no Paraná;
  • Rios e lagos subterrâneos, que ocorrem quando um rio entra por uma fenda mais ou menos vertical do terreno (sumidouro), percorre o subsolo através de grutas, cavernas e canais, e reaparece depois de vários quilômetros, nas chamadas ressurgências; é o que acontece na região de Iporanga em São Paulo;
  • Cavernas, como por exemplo, a Gruta de Maquiné e de Lapinha, no Vale do Rio São Francisco, e a Caverna do Diabo, no Vale do Ribeira.

Química interessante das cavernas calcárias

Bom, a formação das estalactites e estalagmites nas cavernas é um exemplo interessante de deslocamento dos equilíbrios químicos. Ou seja, quando a água goteja do teto de uma caverna, ela está passando de uma pressão maior (pois está comprimida dentro de uma fenda do terreno) para uma pressão menor (a pressão atmosférica dentro da caverna).  A reação abaixo mostra a reação de equilíbrio que ocorre no interior das cavernas calcárias:

CaCO3(s) + CO2(aq)  + H2O(l) ⇋  Ca2+(aq) + 2HCO3(aq)

Observe que quando o equilíbrio é deslocado para a direita há a dissolução do CaCO3 para formar o íon cálcio (Ca2+) e o bicarbonato (HCO3). Agora, quanto o equilíbrio é deslocado para a esquerda há a formação de CaCO3.

Sendo assim, observa-se a formação de CaCO3 sólido que se depositar junto com as gotas de água que caem do teto da caverna. Com o passar dos séculos, esse depósito dá origem às estalactites – formações calcárias pendentes do teto da caverna – e também às estalagmites -formações calcárias que crescem do solo para cima.

Com o passar dos séculos, algumas estalactites e estalagmites se unem, formando colunas, cortina, paredes e outras formações que embelezam as cavernas.

Fonte

Brasil Escola

Centro de estudo de biologia subterrânea

Superinteressante

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